Helmholtz-Zentrum Geesthacht, 2016-07-27
http://www.hzg.de/cms01/mw/climate_cancun/010826/index_0010826.html.de

Methanhydrate: Energieträger der Zukunft?

Dr. Markus Groth, Experte für Umweltpolitik am Climate Service Center, zur möglichen Bedeutung von Methanhydraten als künftiger Energiequelle

Methanhydrate sind vermutlich die nach Kohle im größten Umfang vorhanden fossile Energiequelle. Außerdem kommt der Rohstoff beinah auf der ganzen Welt vor. Die Erforschung seiner industriellen Nutzung wurde in den letzten Jahren weltweit vorangetrieben. Doch die Förderung birgt geologische, ökologische und klimatische Gefahren. Zudem sind technische Schwierigkeiten noch nicht überwunden. Welche Rolle könnten Methanhydrate also für die künftige Energieversorgung spielen?

© Leibniz-Institut für Meereswissenschaften © Leibniz-Institut für Meereswissenschaften

Kein Wunder, dass selbst Frank Schätzing der Faszination dieses Stoffes erlegen ist. Methanhydrate machen das Unmögliche möglich: brennendes Eis. Die gefrorene Verbindung aus Wasser und Methan sieht im festen Zustand aus wie Eis und ist leicht entzündlich. Schätzing beschrieb den Stoff und seine nicht ungefährliche Nutzung in dem Bestseller „Der Schwarm“. Die ansonsten noch wenig bekannte Ressource findet sich auf der ganzen Welt, in unglaublichen Mengen.

Aktuelle Schätzungen gehen von drei Billionen Tonnen Kohlenstoff aus, die weltweit in Methanhydraten gespeichert sind. Sie enthalten demnach viermal mehr Energie als die konventionellen Erdgasreserven und zehnmal mehr als die verbleibenden Erdölreserven.
Allerdings sind derartige Angaben mit großen Unsicherheiten verbunden und lassen derzeit keine belastbaren Aussagen über die tatsächlich förderbaren Mengen zu.

Zur Entstehung benötigen Methanhydrate Druck und Kälte. Diese Bedingungen finden sie an Land in arktischen Permafrostböden und weltweit an den Kontinentalhängen in den Ozeanen. An Land können Methanhydrate ab einer Tiefe von ungefähr 150 Metern vorkommen. Die Stabilitätszonen in den Ozeanen beginnen in der Regel ab Tiefen von etwa 300 Metern. Sie sind oftmals nur mehrere hundert Meter dick. Darunter kann das Methan wieder gasförmig vorkommen.

Weltweit wurden bislang rund einhundert Vorkommen von Methanhydraten direkt nachgewiesen oder durch Messungen identifiziert. Große Methanhydratfelder existieren unter anderem in Nordrussland, in den arktischen Regionen von Nordamerika sowie auf verschiedenen Inseln der Arktis. Im Meeresboden wurden Vorkommen beispielsweise im Golf von Mexiko, dem Schwarzen und dem Kaspischen Meer sowie vor der Küste Kaliforniens nachgewiesen. Weiterhin befinden sich größere Felder vor der Küste Perus, im Südchinesischen Meer und vor der Pazifikküste Japans.

Die Verbindung weist eine rund 160-mal höhere Dichte auf als Gas. Daraus gewonnenes Methan könnte in die bestehende Erdgasinfrastruktur integriert werden oder als Treibstoff Verwendung finden.

Doch trotz dieser vielversprechenden Voraussetzungen ist die Förderung und Nutzung von Methanhydraten auch mit großen Gefahren verbunden. So besteht bei ihrem Abbau die Gefahr, dass das klimaschädliche Methan freigesetzt wird. Es wirkt in der Atmosphäre rund 20-mal stärker als Kohlendioxid und kann den Treibhauseffekt weiter verstärken.

Daneben geht der Abbau mit geologischen Risiken einher. So tragen die gefrorenen Vorkommen an den Kontinentalhängen entscheidend zur Stabilisierung der Erdschichten bei. Würden sie abgebaut, könnten große Hangrutschungen ausgelöst werden, mit dramatischen Folgen. Eine der bekanntesten Rutschungen fand vor rund 7.000 Jahren vor der Südküste Norwegens statt. Sie löste einen Tsunami aus, dessen Auswirkungen noch heute an der Küste Schottlands oder den norwegischen Fjorden zu erkennen sind. Auch die zunehmende Erwärmung der Weltmeere, die das Abschmelzen des brennenden Eises fördert, sowie Seebeben tragen zur Destabilisierung bei.
Zudem ist die Nutzung von Methangas mit keinerlei ökologischen Vorteilen gegenüber konventionellem Erdgas verbunden. Auch bei seiner Verbrennung wird klimaschädliches CO2 freigesetzt.

Dennoch wird die praktische Erforschung von Methanhydraten vor allem in Permafrostgebieten forciert. In den USA werden hierfür jährlich rund 12 Millionen Dollar ausgegeben. Ab 2015 soll die kommerzielle Nutzung in Alaska möglich sein. Die Erschließung von Vorkommen im Meeresboden, etwa im Golf von Mexiko, wird durch die USA für das Jahr 2025 angestrebt.
Japan hat in den letzten Jahren mehr in die Methanhydratforschung investiert als alle anderen Staaten zusammen. Das seit 2003 bereitgestellte Budget beläuft sich auf mehrere hundert Millionen Dollar. Eine Förderung wird ab 2017 angestrebt. Südkorea will dieses Ziel schon zwei Jahre früher erreichen und könnte damit einen entscheidenden Schritt tun, um sich bei der Energieversorgung aus seiner starken Importabhängigkeit zu befreien. Weitere Länder mit bestehenden Forschungsprogrammen und Vorkommen sind Indien, China, Kanada, Chile, Russland und Neuseeland.

Auch wenn wahrscheinlich nur die an Land und in Küstennähe lagernden Methanhydratvorkommen als abbaubare Ressourcen interessant sind. Mit dem Beginn der kommerziellen Nutzung des eisigen Rohstoffes könnte sich Gas weltweit zum wichtigsten fossilen Energieträger entwickeln. Dadurch wären in der internationalen Energieversorgung neue Machtverhältnisse und Strukturen zu erwarten. Vor allem Indien, Japan, China, Südkorea und die USA könnten so ihre Abhängigkeit von Energieimporten senken und selbst zu wichtigen Anbietern werden.

Doch viele Fragen sind noch unbeantwortet. Grundlegender Forschungsbedarf besteht vor allem hinsichtlich der Risiken, die mit einem Abbau verbunden sind. Der Ozeanboden ist ein wichtiger Lebensraum für Pflanzen und Tiere, der bis jetzt kaum vom Menschen beeinflusst wurde. Eine Erschließung der riesigen Vorkommen am Meeresgrund hätte wahrscheinlich einschneidende Folgen für diese Ökosysteme.
Zudem sind auch klimarelevante Fragen offen. Wie können Methanhydrate Eingang in Klimaschutzabkommen finden? Wie groß ist das Risiko plötzlicher unkontrollierbarer Methanfreisetzungen? Wie sind Risiken des Abbaus und des Transports von Methanhydraten monetär zu bewerten? Welche Kriterien sind an eine Umweltverträglichkeitsprüfung für den Abbau von Methanhydraten zu stellen?

Erst eine Beantwortung dieser und weiterer Fragen in den kommenden fünf bis zehn Jahren wird zeigen, welche Rolle Methanhydrate für die künftige globale Energieversorgung tatsächlich spielen können.

Hintergrundinformationen

Gashydratforschung am Leibniz-Institut für Meereswissenschaften

Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (2008): Gashydrat: das "gefrorene Erdgas" – ein fossiler Energieträger am Beginn seiner Nutzung.

USGS – Science Center for Coastal and Marine Geology: Gas hydrate studies